CN2401548Y - 涂覆耐蚀涂层的钢材 - Google Patents

Abstract

一种涂覆由无机磷酸盐和铝、锌或铝锌合金等金属的粉末组成的耐腐蚀涂层的钢材,它主要包括涂覆这种涂层的各类钢材,如钢板(带)、钢管和型钢等,这种钢材适用于制造在恶劣腐蚀环境或高温环境中使用的各种钢铁构件,钢材可以焊接,经焊接后焊缝处涂层烧损部位很容易修补并恢复原有的防护性能,本实用新型有广泛的适用性。

Description

涂覆耐蚀涂层的钢材

本实用新型属于一种涂覆耐蚀涂层的钢材，具体地说属于一种涂覆牺牲性阳极涂层的钢材，更具体地说是涂覆一种主要成份是无机磷酸盐或铬酸盐和金属粉末组成的耐蚀底涂层的钢材，其中的金属粉末主要是铝(及铝合金)或锌(及锌合金)的粉末。

在现代工业社会中，金属腐蚀是个严重问题，特别是在恶劣环境中使用的大型钢铁构件，通常采用的涂漆方法不能满足防护要求，必须采取更有效的措施。

在钢铁构件上涂覆具有阴极保护功能的牺牲性阳极涂层，例如在钢件上涂覆铝或锌等金属涂层，是公认的最佳防腐蚀办法，而大批量生产涂覆这类涂层的钢材则是最经济、实用和有效的措施。

迄今为止批量生产的涂覆牺牲性阳极涂层的钢材，只有热浸镀锌(或铝锌合金)的薄钢板(带)、小口径钢管和钢丝。受镀槽尺寸的限制和其他技术上的困难，阻碍热浸镀钢材的广泛应用。由于热浸镀锌需要将钢材浸没在熔融的锌液中进行镀敷，这对于可以自由弯曲的薄钢板、钢丝或小尺寸钢管教容易办得到，但对于厚度厚、尺寸大的钢材，不仅要受到镀槽尺寸的限制，而且镀敷工艺技术的难度也非常大。热浸镀锌对钢铁的保护性能低于热浸镀铝，但热浸镀铝镀敷工艺的难度比热浸镀锌更大，至今未能用于批量生产的钢材，仅在某些加工好的成品钢铁零件上少量应用。

本实用新型的目的就是要提供这样一种涂覆耐蚀涂层的钢材，在钢材表面涂覆的牺牲性阳极涂层具有优于热浸镀锌、铝或铝锌合金涂层的防腐蚀性能，涂覆工艺简便，可以涂敷各种形状和大小的钢材，不存在涂敷所需工艺设备尺寸所带来的限制(而热浸镀要受镀槽尺寸的限制)，适用于各种钢材的大批量生产。

美国专利3248251公开了一种由无机磷酸盐、铬酸盐和铝粉组成的涂层(以下简称无机铝涂层)，该涂层不仅具有铝对钢的卓越的阴极保护功能，还具有磷酸盐和铬酸盐对钢的缓蚀作用，而且该涂层的粘附力和其他理化性能也非常好，因此它对钢铁的防腐蚀性能和综合保护性能胜过同样厚度的热浸镀铝涂层。但是由于涂料的润湿性能很差，它要求被涂覆的钢件事先要进行极为严格的表面处理，包括彻底的清洗和严格的吹砂，否则涂层粘附不住，其次是涂层固化后需经受540℃的高温烘烤1个半小时或采取喷玻璃丸的方法使涂层导电，才具备阴极保护功能。上述涂覆工艺的难度很大，妨碍了这一涂层的广泛应用，由于这一缘故至今它仅限于在航空发动机钢铁零件上应用，无法用于大型钢铁构件，更谈不上用于大批量生产的钢材。本实用新型克服了上述无机铝涂层的缺点。首先是在涂料中添加0.01-0.03％的表面活性剂从而提高涂层对钢材的润湿效果，这样就可免除严格的清洗和吹砂，使工艺简化以适应大批量生产钢材的需要。固化后的涂层采用冷挤压法使涂层中的铝粉连通，从而使涂层获得导电性，具备阴极保护功能或者采用快速加热的方法使钢材表面的涂层瞬间达到或接近铝的熔点(550-660℃)，从而使涂层导电。可以采用高频加热、激光扫射、火焰扫射或其它方法使钢材表面的涂层受热，而钢材的内部温度仍处于较低的范围，避免加热引起钢材变形或改变机械性能，并提高生产效率。经过这样改进后涂覆无机铝涂层钢材的大批量生产成为可能，本实用新型的目的得以实现。改变涂料的成份，例如用铝合金粉、锌粉、锌合金粉、铝锌合金粉、铝锌硅合金粉、渗锌铝粉、包锌铝粉或锌镍合金粉代替铝粉，可以改善或改变涂层的性能，以适应不同的需要。采用能够在室温或较低温度下烘烤干燥、固化和导电的无机涂料[例如无机磷酸盐或铬酸盐和锌粉、包锌铝粉或无氧化膜的铝(或铝合金)粉末配成的涂料]能够降低固化温度或免掉加热烘烤的工序。下面举例说明本实用新型的实施方法一、涂料配方举例

磷酸[H₃PO₄(85％)]                                                 20ml

氧化镁(MgO)                                                           5g

磷酸二氢镁[Mg(H₂PO₄)₂·3H₂O]                                     5g

重铬酸镁[MgCr₂O₇·6H₂O]                                           5g

非离子表面活性剂                                                   0.02g

水(H₂O)                         加至                              100ml

上述溶液100ml加80g粒径为5-10微米的铝粉。

    以上配方仅是本实用新型所采用的牺牲性阳极涂料的一个典型例子，不应理解为对

本实用新型的限制，实际上各种配方的以无机磷酸盐或铬酸盐为粘结剂主成分和选自铝

粉、铝合金粉、锌粉、锌合金粉、铝锌合金粉、铝锌硅合金粉、渗锌铝粉、包锌铝粉或

锌镍合金粉配成的涂料均可作为本实用新型的涂层。涂料所用的金属粉末的粒径，按不

同的需要可以在0.3-100微米范围内选择，也可以采用鳞片状的金属粉末，鳞片的平面

直径可超过100微米。涂料中可添加有机成膜物、金属缓蚀剂、颜料、助剂、硅酸乙酯

或部分水解硅酸乙酯。二、涂覆耐蚀涂层钢材制作程序

冷轧钢材或经过清除掉松动氧化皮的热轧钢材(可以采用高压水除鳞技术或其他方法除氧化皮)采用刷、喷、浸或滚等方法在钢材表面涂覆一层厚度为2-1000微米的涂层(根据不同需要，选择涂层的厚度，厚的涂层应采用多次涂覆的办法获得)。然后在80-360℃的温度范围内烘烤，使涂层固化(或在室温下干燥和固化涂层)。涂层固化后通过冷挤压或快速加热(可采用高频加热、激光加热或火焰扫射等加热方法，也可采用其他加热方法使涂层达到所需温度而导电)方法，使涂层表面瞬间达到或接近金属粉末的熔点温度，使涂层导电。钢材冷却后用欧姆表检查涂层表面相距20-30mm距离内任意两点间的电阻，其阻值小于10KΩ即合格。室温固化的涂层，其阻值小于10MΩ即合格。

根据钢材的特点和不同需要，可以在已涂覆上述耐蚀涂层的钢材的底涂层上再涂覆其他有机或无机涂层。

附图1-8是本实用新型的结构断面示意图

附图1是本实用新型的钢板

附图2是附图1A-A部位的放大示意图

附图3是在本实用新型上再涂覆其他有机涂层和无机涂层的钢材

附图4是附图3B-B部位的放大示意图

附图5本实用新型的钢管

附图6是本实用新型的槽钢

附图7是本实用新型的角钢

附图8是本实用新型的工字钢

1——钢材基体

2——磷酸盐和金属粉末组成的涂层

3——涂层中的金属粉末颗粒

4——在本实用新型钢材上再涂敷其他有机(或无机)涂层

本实用新型的优点和效果

本实用新型的实施成功，为大批量生产涂覆牺牲性阳极涂层的各种类型钢材开辟了一条经济、有效和实用的途径，适应了钢材防腐蚀的迫切需要。以涂覆磷酸盐铝粉涂层的钢材为例，和热浸镀钢材相比，主要有以下优点。

解决了热浸镀无法涂覆各种大尺寸和厚重的钢材的难题，按本实用新型的钢材可以在600℃温度下长期工作，也可在870℃短期工作，热浸镀锌只耐400℃以下的温度。在海洋环境中使用本实用新型的钢材其保护性能和使用寿命至少高出镀锌钢材四倍以上。采用本实用新型来制作钢铁构件，免除了钢件的涂前处理和涂覆底漆的工序，生产成本下降、效率提高，有明显的经济效果。钢材可以焊接，焊逢处涂层的损伤部位很容易通过补涂使防护性能得到完全的恢复(而热浸镀锌层焊接烧损处的防护性能很难得到恢复)，这也是本实用新型的一大优点。采用本实用新型的钢构件其使用寿命可达30-50年，比普通涂漆的钢构件高10倍以上。

Claims (10)

1.一种涂覆耐腐蚀涂层的钢材，包括涂覆耐蚀涂层的各类钢板(带)、钢管和型钢，其特征在于所涂覆的耐蚀涂层其底涂层是以无机磷酸盐或铬酸盐和金属粉末为主要成份的涂层。

2.按权利要求1所述的钢材，其底涂层中的金属粉末是选自铝粉、铝合金粉、锌粉、锌合金粉、铝锌合金粉、铝锌硅合金粉、渗锌铝粉、包锌铝粉或锌镍合金粉。

3.按权利要求2所述的铝粉和铝合金粉是无氧化膜的金属粉末或退氧化膜的金属粉末。

4.按权利要求1所述的钢材，其底涂层中的金属粉末的粒径是0.3微米到100微米。

5.按权利要求1所述的钢材，其底涂层中的金属粉末是鳞片状金属粉末。

6.按权利要求1所述的钢材，其底涂层的厚度是2-1000微米。

7.按权利要求1所述的钢材，其底涂层中添加有金属缓蚀剂、有机成膜物、助剂和颜料。

8.按权利要求1所述的钢材，其底涂层中添加有硅酸乙酯或部分水解硅酸乙酯。

9.按权利要求1所述的钢材，其底涂层中含有表面活性剂。

10.按权利要求1所述的钢材，其底涂层上再涂覆其他的有机或无机涂层。

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